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[infowar.de] Pentagon fördert Forschung für Gehirn-Prothesen
Infowar.de, http://userpage.fu-berlin.de/~bendrath/liste.html
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Siehe letzter Absatz. Das ist dann der nächste Schritt in der
Mensch-Maschine-Kopplung. Hat nur 50 Jahre gedauert vom Psychoacoustic
Laboratory am MIT bis hierher.
RB
http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/14371/1.html
Chip als Ersatz für Gehirnareal
Florian Rötzer 13.03.2003
Kalifornische Wissenschaftler haben die erste Neuroprothese entwickelt,
mit der sich der Hippocampus ersetzen lassen soll
Für manche ist es eine Vision, nicht nur den Körper, sondern auch das
Gehirn durch Technologien zu ergänzen, zu verbessern oder gar zu
ersetzen. Für viele wäre es ein Traum, ihre Behinderung oder Krankheit
mit technischen Prothesen zu überwinden. Einen großen Schritt auf dem
Weg zu einer neurotechnologischen Prothese, mit der sich ein
Gehirnareal ersetzen lässt, hat offenbar Theodore Berger vom Center for
Neural Engineering [1] an der University of Southern California
realisiert.
Der Hippocampus, der unterhalb des Cortex im Temporallappen liegt und
eher wie ein Widderkopf mit zwei Hörnern als ein Seepferdchen aussieht,
ist für die Gedächtnisbildung mit verantwortlich - und zwar bei
Menschen für Inhalte des deklarativen Langzeitgedächtnisses, die im
Schläfenlappen gespeichert werden. Bei Tieren scheint er dafür
verantwortlich sein, bestimmte Signale im Hinblick auf bestimmte
Kontexte einzuordnen. Neben diesem Kontextlernen ist er auch für
räumliche Orientierung zuständig.
Berger sagt, dass der Hippocampus das geordneste und bekannteste
Gehirnareal sei, weswegen er in seinen Funktionen auch am leichtesten
zu reproduzieren wäre. Er habe zudem lediglich die Aufgabe, Erfahrungen
im Langzeitgedächtnis anderswo im Gehirn abzuspeichern. "Wenn man
seinen Hippocampus verliert, so büßt man nur das Vermögen ein, neue
Erinnerungen zu speichern." Deswegen seien Experimente mit einer
Hippocampus-Prothese relativ unbedenklich, während die Wirkung gut
nachgewiesen werden könne: Kann jemand mit der Prothese wieder neue
Erinnerungen abspeichern, dann funktioniere auch alles wieder.
Allerdings ist der Hippocampus auch etwa für das Erkennen von
Gesichtern, für räumliches Lernen und Orientieren und andere kognitive
Leistungen, so dass Berger hier doch eine Vereinfachung vielleicht als
vorsorgende Beruhigung vornimmt, um leichter mit der Neuroprothese
experimentieren zu können.
Berger und sein Team haben, wie New Scientist berichtet, in
zehnjähriger Forschungsarbeit nun einen ersten künstlichen Hippocampus
gebaut, der als ersetzende Gehirnprothese arbeiten soll. Im Unterschied
zu neurotechnologischen Schrittmachern oder zu anderen
neurotechnologischen Prothesen, die neuronale Informationen etwa über
ein künstliches Auge [2], eine Netzhautprothese [3] oder ein
Cochlea-Implantat durch Stimulation weiter leiten oder die neuronale
Signale zur Steuerung etwa eines Roboterarms [4] oder eines Cursors [5]
ableiten, soll der künstliche Hippocampus all das machen, was auch sein
biologisches Vorbild ausführt.
Das aber ist nicht einfach, denn auch wenn man den Hippocampus und
seine neuronalen Schaltkreise gut kennt, weiß man nicht genau, wie
Informationen von diesem gespeichert werden. Zur Herstellung eines
mathematischen Modells wurde daher sein Verhalten kopiert. Der
Hippocampus von Ratten wurde in Schnitte zerlegt und jeweils
millionenfach elektrisch stimuliert, um so festzustellen, welcher
Output welchem Input entspricht. Daraus wurde dann das Verhalten des
gesamten Hippocampus unter allen Bedingungen modelliert.
Das mathematische Modell wurde schließlich auf einem Chip aufgebracht,
der über zwei Elektrodenbündel als Ein- und Ausgang mit dem Gehirn
verbunden wird und so den beschädigten Hippocampus überbrücken soll.
Geplant ist nun, die Prothese zunächst wieder an lebendigen
Gehirnproben von Ratten zu testen, um schließlich die Chips in die
Gehirne von Ratten und dann auch von Affen, die für
Gedächtnisleistungen trainiert wurden, zu implantieren.
Sollte die Prothese funktionieren und sich als sicher erweisen, dann
könnten auch Tests mit Menschen beginnen. Auch hier versucht Berger
gleich wieder einmal zu beruhigen: Bei der Implantierung der Prothese
werde zwar auch gesundes Gehirngewebe zerstört, aber das sollte das
Gedächtnis der Patienten nicht weiter beeinträchtigen: "Das wäre nicht
anders als beim Entfernen von Gehirntumoren." Dabei aber spielt
durchaus eine Rolle, wo und wieviel Gehirngewebe entnommen wird. Beim
Menschen soll der Chip nicht direkt an die Stelle des Hippocampus im
Gehirn implantiert, sondern am Schädel angebracht werden, so dass nur
die Elektrodenstränge ins Gehirn führen.
Völlig unklar ist freilich, wie solche implantierten Neuroprothesen,
auch wenn sie angeblich nur eine genau eingrenzbare Funktion ersetzen
sollen, sich langfristig auf die Persönlichkeit oder auch nur auf die
Art dessen auswirken, wie das Gedächtnis funktioniert. Skeptisch sind
hier auch Experten: Wissenschaftliche Sensation auf einem
Quadratmillimeter [6]. Der Ethiker Joel Anderson von der Washington
University etwa merkt an, dass ein Problem allein auch schon durch die
notwendige Zustimmung des Patienten entstehen könnte. Die Personen, bei
denen der Hippocampus beschädigt oder zerstört ist, können keine neuen
Gedächtnisinhalte erzeugen. Haben sie also einem
Hippocampus-Transplantat zugestimmt, dann wissen sie das bald nicht
mehr: "Wenn jemand keine neuen Gedächtnisinhalte bilden kann", so
Anderson, "in welchem Umfang kann er dann sein Einverständnis geben,
dieses Implantat zu erhalten?"
Finanziert wurde die Forschungsarbeit übrigens nicht nur von der
National Science Foundation, sondern auch vom Office of Naval Research
und der Darpa. Beim Militär denkt man schließlich nicht nur darüber
nach, wie man den Soldaten der Zukunft technisch durch "Augmented
Cognition" verbessern ( Stets zu Diensten [7]), sondern ihn auch
ersetzen könnte ( Denn sie sollen wissen, was sie tun [8]).
Neurotechnologien sind dafür interessant.
Links
[1] http://www.usc.edu/dept/engineering/CNE/
[2] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/co/5691/1.html
[3] http://www.heise.de/tp/deutsch/special/leb/8323/1.html
[4] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/4259/1.html
[5] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/12084/1.html
[6] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/14209/1.html
[7] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/13913/1.html
[8] http://www.heise.de/tp/deutsch/special/robo/13680/1.html
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